WO2015046412A1 - 石英ガラス部品及び石英ガラス部品の製造方法 - Google Patents

石英ガラス部品及び石英ガラス部品の製造方法 Download PDF

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WO2015046412A1
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quartz glass
film
glass substrate
silicon powder
particle size
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磯貝　宏道
征秀 加藤
康浩 梅津
良 山崎
土生　陽一郎
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テクノクオーツ株式会社
トーカロ株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
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    • C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/32—After-treatment
    • C03C2218/328—Partly or completely removing a coating
    • C03C2218/33—Partly or completely removing a coating by etching

Definitions

  • the present invention relates to a quartz glass part and a method for producing the quartz glass part.
  • a high-temperature heat treatment apparatus is applied to a semiconductor wafer in order to improve crystal integrity by infrared radiation in an inert atmosphere or an oxidizing atmosphere or for the purpose of surface modification.
  • the high temperature heat treatment apparatus performs the treatment in a high temperature environment of 400 to 1400 degrees. For this reason, quartz glass parts that are excellent in heat resistance and easy to process are widely used as structural parts around the apparatus.
  • a transparent quartz glass component is disposed in a portion that transmits infrared rays, and an opaque quartz glass component that contains internal bubbles is disposed in a portion that shields infrared rays.
  • Patent Document 5 discloses a quartz glass part in which the heat shielding property is improved by coating SiC on the surface of the quartz glass part.
  • Patent Document 1 discloses a method for producing a quartz glass component having an infrared reflection function by coating the surface of a quartz glass substrate with a porous quartz glass sprayed film.
  • peripheral mechanism parts such as various precision parts, precision drive mechanisms, measuring instruments and monitoring mechanisms are arranged around the high temperature treatment part because of the necessity of precise control of the heat treatment process.
  • recent high-temperature heat treatment equipment has shifted from batch processing to single wafer processing with the increase in the diameter of semiconductor wafers, so the size of the high-temperature processing section has increased, and the space between the high-temperature processing section and the peripheral mechanism section has increased. The space of was sometimes narrowed.
  • the high-temperature heat treatment apparatus needs to have a thin opaque quartz glass part arranged in the space so as to shield infrared rays incident on the peripheral mechanism from the high-temperature treatment part.
  • a thin opaque quartz glass part has a problem that it is difficult to sufficiently shield infrared rays incident on the peripheral mechanism.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a quartz glass component and a method for manufacturing the quartz glass component that are adapted to be made thin and have improved light shielding properties and heat resistance. There is to do.
  • the quartz glass component according to the present invention is a quartz glass component formed by plasma spraying silicon powder on the surface of a quartz glass substrate, wherein the quartz glass substrate is made of opaque quartz glass, and the silicon powder
  • the ratio of the particle diameter of 100 ⁇ m or more in is 3% or less.
  • the quartz glass part according to the present invention is characterized in that the ratio of the particle diameter of 100 ⁇ m or more in the silicon powder is 0%, and the D50% particle diameter in the silicon powder is 25 to 35 ⁇ m.
  • the quartz glass part according to the present invention is characterized in that the average film thickness of the film is 40 to 60 ⁇ m.
  • the quartz glass component according to the present invention is characterized in that the quartz glass substrate has a surface roughness Ra of 2 to 4 ⁇ m.
  • the quartz glass part according to the present invention is characterized in that the porosity contained in the film is 1 to 4%.
  • the method for producing a quartz glass component according to the present invention is a method for producing a quartz glass component in which a film is formed on an opaque quartz glass substrate, and the ratio of the particle diameter of 100 ⁇ m or more is 3% on the surface of the quartz glass substrate.
  • a film is formed by spraying the following silicon powder.
  • the method for producing a quartz glass part according to the present invention is characterized in that a film is formed of silicon powder having a particle diameter ratio of 100 ⁇ m or more of 0% and D50% particle diameter of 25 to 35 ⁇ m.
  • the dry ice particles are sprayed onto the film formed on the quartz glass substrate, and the film sprayed with the particles is etched with a hydrofluoric acid chemical solution. It is characterized by.
  • the quartz glass component according to the present invention is a quartz glass component formed by spraying silicon powder on a quartz glass substrate to form a film on the surface, wherein the quartz glass substrate is made of transparent quartz glass,
  • the ratio of the particle diameter of 100 ⁇ m or more is 0%, the D50% particle diameter in the silicon powder is 25 to 35 ⁇ m, the average film thickness of the film is 40 to 60 ⁇ m, and the surface roughness of the quartz glass substrate Ra is 1 to 3 ⁇ m.
  • the quartz glass component according to the present invention is characterized in that the surface of the non-sprayed surface of the quartz glass substrate is roughened into a ground glass shape.
  • the quartz glass part according to the present invention is characterized in that the porosity contained in the film is 1 to 4%.
  • the method for producing a quartz glass component according to the present invention is a method for producing a quartz glass component in which a film is formed on a quartz glass substrate made of transparent quartz glass, and the quartz glass substrate having a surface roughness Ra of 1 to 3 ⁇ m.
  • a film having an average film thickness of 40 to 60 ⁇ m is formed by spraying silicon powder having a particle size ratio of 100 ⁇ m or more of 0% and a D50% particle size of 25 to 35 ⁇ m on the surface of the film.
  • the method for producing a quartz glass part according to the present invention is characterized in that, prior to forming the coating, the non-sprayed surface of the quartz glass substrate is roughened into a ground glass shape.
  • the dry ice particles are sprayed onto the film formed on the quartz glass substrate, and the film sprayed with the particles is etched with a hydrofluoric acid chemical solution. It is characterized by.
  • the quartz glass part is provided with an opaque quartz glass substrate, and the ratio of the particle diameter of 100 ⁇ m or more in the silicon powder is 3% or less.
  • the quartz glass part can cope with the reduction in thickness and can improve the light shielding property and heat resistance.
  • FIG. 9 is a schematic diagram schematically showing a method for manufacturing a quartz glass part according to Embodiment 3. It is a schematic diagram which shows simply the re-forming method of the membrane
  • FIG. 1 is a schematic view schematically showing a method for manufacturing a quartz glass part.
  • a method for manufacturing a quartz glass component according to the present embodiment will be described.
  • a quartz glass substrate 10 is prepared.
  • the quartz glass substrate 10 is opaque quartz glass and is made opaque by including bubbles inside.
  • the quartz glass base material 10 in this embodiment gave flat plate shape as an example, it is not restricted to this.
  • the quartz glass substrate 10 for example, a cylinder, a column, a prism, or a quartz glass substrate processed into an arbitrary shape by cutting or cutting may be used.
  • FIG. 1A shows a cross-sectional view of a quartz glass substrate 10 that has been shaped by grinding.
  • one surface (sprayed surface side surface) of the quartz glass substrate 10 is ground by a grinder equipped with a metal bond grindstone.
  • the metal bond grindstone is, for example, a diamond wheel.
  • one surface of the quartz glass substrate 10 may be roughened by sandblasting.
  • Sand blasting is a processing method in which abrasive material is mixed with compressed air discharged from a compressor and ejected onto the material to be ground to roughen the material to be ground.
  • FIG. 1B shows a cross-sectional view of the ground quartz glass substrate 10.
  • the surface of the substrate before spraying is roughened.
  • etching is performed by immersing the ground quartz glass substrate 10 in an HF solution (hydrofluoric acid-based chemical solution) 30.
  • HF solution hydrofluoric acid-based chemical solution
  • FIG. 1C shows a cross-sectional view of the quartz glass substrate 10 in the etching process.
  • the quartz glass base material 10 in this embodiment was immersed in the HF solution 30, it does not restrict to this.
  • the quartz glass substrate 10 may be immersed in a chemical solution such as a buffered hydrofluoric acid (BHF) solution or an ammonium hydrogen fluoride (NH 4 F ⁇ HF) solution.
  • BHF buffered hydrofluoric acid
  • NH 4 F ⁇ HF ammonium hydrogen fluoride
  • FIG. 1D shows a cross-sectional view of the quartz glass substrate 10 on which the film 20 is formed.
  • FIG. 2 is an explanatory view showing a process of forming the film 20 by the plasma torch part 4 of the plasma spraying apparatus.
  • the left side of the drawing is the bottom side of the plasma torch unit 4
  • the right side of the drawing is the top side of the plasma torch unit 4
  • the direction perpendicular to the drawing is the left-right direction of the plasma torch unit 4.
  • the plasma torch part 4 includes a cathode 45 provided at the bottom, an anode 41 provided at the top of the cylindrical peripheral surface, a supply hole 42 formed on the right side of the cathode 45, for supplying a rare gas, and a right side of the anode 41. And a supply hole 43 for supplying silicon powder.
  • the ground surface is disposed so as to face the cathode 45 of the plasma torch part 4.
  • the plasma spraying apparatus generates an arc discharge by applying a voltage between the cathode 45 and the anode 41 by a power source.
  • a rare gas for example, argon
  • the plasma torch unit 4 is supplied to the plasma torch unit 4 from the supply hole 42, and the supplied rare gas is ionized by arc discharge to generate a plasma jet.
  • the plasma torch unit 4 is supplied with silicon powder from the supply hole 43, and the supplied silicon powder is heated in a plasma jet and injected in a molten state from the opening 44 opened on the upper surface.
  • the plasma torch unit 4 sprays the sprayed silicon powder onto a portion of the quartz glass substrate 10 that is disposed at a position facing the opening 44 and needs to be shielded from heat or shielded from heat.
  • the molten silicon powder is flattened after colliding with the substrate surface, and at the same time, rapidly solidified to form a deposited layer.
  • the film 20 is formed on the quartz glass substrate 10 where light shielding or heat shielding is necessary.
  • the construction which moves the plasma torch part 4 and the quartz glass base material 10 is normally performed according to the area
  • the type column indicates the type of the quartz glass substrate 10.
  • the kind of the quartz glass substrate 10 is, for example, opaque quartz glass I or opaque quartz glass II.
  • the average cross-sectional area of bubbles is 225 to 275 ⁇ m ⁇ 225 to 275 ⁇ m
  • the density of bubbles relative to the quartz glass substrate 10 is 1.20 ⁇ 10 3 pieces / cm 3 to 1.50 ⁇ 10 3 pieces / cm 3 .
  • the average cross-sectional area of bubbles is 108 to 132 ⁇ m ⁇ 108 to 132 ⁇ m, and the density of bubbles with respect to the quartz glass substrate 10 is 1.50 / cm 3 to 2.00 / cm 3 .
  • FIG. 3 is a graph showing the transmittance of opaque quartz glass I.
  • the opaque quartz glass I having a thickness of 2 mm indicated by a solid line and the opaque quartz glass I having a thickness of 5 mm indicated by a dotted line were measured with a spectrophotometer (Hitachi U-3010).
  • the vertical axis represents the transmittance, and the unit is%.
  • the horizontal axis indicates the wavelength, and the unit is nm.
  • the opaque quartz glass I having a thickness of 5 mm has a transmittance of 0.3% from 300 nm to 900 nm
  • the opaque quartz glass I having a thickness of 2 mm has a transmittance of 0.5% to 0.6% from 300 nm to 900 nm. . From the above results, the transmittance of opaque quartz glass increases as the plate thickness decreases.
  • the porosity column indicates the abundance ratio (ratio) of the pores in the film 20, and the unit is%.
  • a method for measuring the abundance ratio of pores in the film 20 will be described below. First, the film 20 is cut with, for example, a dicer, the cut surface is polished, an image of the cut surface of the film 20 is captured using a CCD (Charge-coupled device) camera or a digital camera, and the captured image is read into a computer. The computer measures the cross-sectional area of the pores by performing image processing on the read image, and divides the measured cross-sectional area of the pores by the cross-sectional area of the entire film 20 to express the ratio in 100 fractions. The abundance ratio of the pores in 20 is measured.
  • CCD Charge-coupled device
  • the average film thickness column indicates the average film thickness of the film 20, and its unit is ⁇ m.
  • the method for measuring the average film thickness of the coating 20 is as follows. First, the thickness of the etched quartz glass substrate 10 and the thickness of the quartz glass substrate 10 on which the film 20 is formed are measured with a micrometer. Next, the average film thickness is measured by calculating the difference between the thickness of the quartz glass substrate 10 on which the etching has been performed and the thickness of the quartz glass substrate 10 on which the coating 20 has been formed.
  • the average film thickness of the film 20 is expressed as, for example, 20 ⁇ 5. In this case, the average film thickness is 20 ⁇ m, and the error is 5 ⁇ m.
  • the surface roughness Ra column indicates the surface roughness Ra of the quartz glass substrate 10 that has been etched, and its unit is ⁇ m. Based on JISB0633, the surface roughness Ra is measured at 10 points on one side of the etched quartz glass substrate 10 with a contact-type surface roughness meter (Surfcom 130A manufactured by Tokyo Seimitsu), and shows the minimum value. In the measurement of the surface roughness Ra in the opaque quartz glass, a portion where the measured value in the bubble portion is larger than the measured value in the surface other than the bubbles is generated by measuring the bubbles exposed on the surface by grinding. For this reason, in this embodiment, the minimum value was used for the purpose of eliminating the influence of bubbles.
  • the processing condition column indicates a grinding method for the quartz glass substrate 10.
  • the method for grinding the quartz glass substrate 10 is, for example, grinding, rough grinding or sand blasting. Grinding refers to a grinding method using a metal bond diamond grindstone having an abrasive grain size of # 400 to 600. Coarse grinding refers to a grinding method using a metal bond diamond grindstone with an abrasive grain size of # 120 to 200. Sand blasting is a roughening method in which abrasive grains are mixed with compressed air and SiC grains having an abrasive grain size of # 60 to 100 are sprayed onto one surface.
  • the etching amount column indicates the depth of etching performed on the quartz glass substrate 10, and its unit is ⁇ m.
  • the method for measuring the etching depth is as follows. First, the thickness of the ground quartz glass substrate 10 and the thickness of the etched quartz glass substrate 10 are measured with a micrometer. Next, the etching depth is measured by calculating the difference between the thickness of the quartz glass substrate 10 that has been etched and the thickness of the ground quartz glass substrate 10 that has been ground. The etching amount is expressed as 10 ⁇ 2, for example. In this case, the etching depth is 10 ⁇ m, and the error is 2 ⁇ m.
  • the D50% particle size column indicates the D50% particle size based on volume in the silicon powder, and the unit is ⁇ m.
  • the volume-based D50% particle size in silicon powder is based on the cumulative distribution calculated by Cirrus laser diffraction particle size measuring instrument CILAS 1064, and the silicon powder is accumulated in order from the smallest particle size, and the cumulative value of silicon powder is 50%. This is the particle size when reaching. Note that silicon powder having a D50% particle size of 25 ⁇ m or less aggregated and was difficult to handle, and thus was not used in this embodiment. In this embodiment, the D50% particle size based on the volume is used, but a D50% particle size based on the number may be used.
  • the particle size ratio column of 100 ⁇ m or more indicates the ratio of the particle size of 100 ⁇ m or more in the silicon powder, and the unit is%.
  • the ratio of the particle size of 100 ⁇ m or more in the silicon powder is obtained by dividing the cumulative value of the particle size of 100 ⁇ m or more by the total cumulative value of all the particle sizes based on the cumulative distribution calculated by the laser diffraction particle size measuring instrument CILAS 1064. The ratio calculated in this way is expressed as a percentage.
  • the light shielding performance column indicates the transmittance of the quartz glass part.
  • the transmittance of the quartz glass part was measured with a spectrophotometer (Hitachi U-3010) for the quartz glass part according to each production example.
  • the light shielding performance was evaluated by, for example, ⁇ , ⁇ , ⁇ .
  • A indicates that the transmittance of the quartz glass part is 0%.
  • ⁇ indicates that the transmittance of the quartz glass part is 0.1% or less.
  • X indicates that the transmittance of the quartz glass part is larger than 0.1%.
  • the heat resistance performance column indicates the heat resistance performance of the quartz glass part.
  • the evaluation method of the heat resistance performance of the quartz glass part is as follows. The quartz glass part according to each production example is heated to 1200 degrees, and the heated quartz glass part is cooled to room temperature (for example, 23 degrees). Thereafter, the cooled quartz glass part was irradiated with a 250 lumen high-intensity white LED (Light Emitting Diode), and the heat resistance performance of the quartz glass part was evaluated by visually observing the light transmission state. The heat resistance was evaluated by, for example, ⁇ , ⁇ , ⁇ . A indicates that no crack was observed in the film 20. ⁇ indicates that cracks were observed in the film 20. X indicates that cracks and peeling of the film were observed on the film 20.
  • the manufacturing method of the quartz glass part manufactured based on Manufacturing Example 1 is shown below.
  • One surface of the quartz glass substrate 10 formed of the opaque quartz glass I is ground by a grinder equipped with a metal bond diamond grindstone having an abrasive grain size # 400 to 600.
  • the ground quartz glass substrate 10 is etched to a depth of 10 ⁇ 2 ⁇ m so that the surface roughness Ra of the quartz glass substrate 10 is 2 to 4 ⁇ m.
  • the coating film 20 is formed by spraying silicon powder having a D50% particle size of 25 to 35 ⁇ m and a particle size ratio of 100 ⁇ m or more of 0% on the surface of the etched quartz glass substrate 10.
  • the film 20 formed on the surface of the quartz glass substrate 10 has an average film thickness of 20 ⁇ 5 ⁇ m and a porosity of 1 to 4%. Further, the quartz glass part produced by Production Example 1 shown above was evaluated as having a light shielding performance of x and heat resistance performance of ⁇ .
  • Quartz glass parts manufactured according to Production Examples 2 to 8 have average film thicknesses of 30 ⁇ 5 ⁇ m, 40 ⁇ 5 ⁇ m, 50 ⁇ 5 ⁇ m, 60 ⁇ 5 ⁇ m, 70 ⁇ 5 ⁇ m, 80 ⁇ 5 ⁇ m, and 90 ⁇ , respectively.
  • the thickness was 5 ⁇ m, and other conditions were the same as in Production Example 1.
  • the quartz glass part manufactured based on Manufacturing Example 9 was manufactured under the same conditions as in Manufacturing Example 4 except that the etching depth was 1 ⁇ 1 ⁇ m.
  • the quartz glass part manufactured based on Manufacturing Example 10 was manufactured under the same conditions as in Manufacturing Example 4 except that the etching depth was 5 ⁇ 1 ⁇ m.
  • the quartz glass part manufactured based on Production Example 11 has a D50% particle size of 50-60 ⁇ m in silicon powder, a content of 100 ⁇ m or more in silicon powder is 3%, and other conditions are the same as in Production Example 4. Manufactured with.
  • the quartz glass part manufactured based on Production Example 12 has a D50% particle size of 70 to 80 ⁇ m and a content of 100 ⁇ m or more in the silicon powder of 10%. Other conditions are the same as in Production Example 4. Manufactured under conditions.
  • the manufacturing method of the quartz glass part manufactured based on the manufacturing example 13 is shown below.
  • One surface of the quartz glass substrate 10 formed of the opaque quartz glass II is ground by a grinder equipped with a metal bond diamond grindstone having an abrasive grain size # 400 to 600.
  • the ground quartz glass substrate 10 is etched to a depth of 10 ⁇ 2 ⁇ m so that the surface roughness Ra of the quartz glass substrate 10 is 2 to 4 ⁇ m.
  • the coating film 20 is formed by spraying silicon powder having a D50% particle size of 25 to 35 ⁇ m and a particle size ratio of 100 ⁇ m or more of 0% on the surface of the etched quartz glass substrate 10.
  • the film 20 formed on the surface of the quartz glass substrate 10 has an average film thickness of 20 ⁇ 5 ⁇ m and a porosity of 1 to 4%.
  • Quartz glass parts manufactured according to Production Examples 14 to 20 have average film thicknesses of 30 ⁇ 5 ⁇ m, 40 ⁇ 5 ⁇ m, 50 ⁇ 5 ⁇ m, 60 ⁇ 5 ⁇ m, 70 ⁇ 5 ⁇ m, 80 ⁇ 5 ⁇ m, and 90 ⁇ , respectively.
  • the other conditions were manufactured under the same conditions as in Production Example 13.
  • the quartz glass parts produced based on Production Examples 21 to 28 are roughened by sandblasting to form a quartz glass substrate 10 having a surface roughness Ra of 4 to 7 ⁇ m.
  • Other conditions are the same as those of Production Examples 1 to 8. Manufactured under conditions.
  • the quartz glass parts produced based on Production Examples 29 to 36 are ground by rough grinding to form a quartz glass substrate 10 having a surface roughness Ra of 3 to 6 ⁇ m.
  • Other conditions are the same as those of Production Examples 1 to 8. Manufactured under conditions.
  • the quartz glass component according to the present embodiment will be examined by paying attention to the existence ratio of particle diameters of 100 ⁇ m or more.
  • the quartz glass part manufactured based on Production Example 12 has a particle size ratio of 100 ⁇ m or more of 10%, a light shielding performance of “x”, and a heat resistance performance of “ ⁇ ”.
  • the quartz glass part manufactured based on Manufacturing Example 11 has a particle size ratio of 100 ⁇ m or more of 3%, a light shielding performance of ⁇ , and a heat resistance performance of ⁇ .
  • the quartz glass part manufactured based on Manufacturing Example 4 has a particle size ratio of 100 ⁇ m or more of 0%, a light shielding performance is ⁇ , and a heat resistance performance is ⁇ .
  • the quartz glass component having the light shielding performance and the heat resistance performance uses an opaque quartz glass base material, and the presence ratio of the particle diameter of 100 ⁇ m or more in the silicon powder is desirably 3% or less, More preferably, the abundance ratio of the particle diameter is 0%.
  • the quartz glass part can be made thinner and can improve the light shielding property and heat resistance.
  • the quartz glass component according to the present embodiment will be examined by paying attention to the D50% particle size.
  • the quartz glass part produced based on Production Example 12 has a D50% particle size of 70 to 80 ⁇ m, a light shielding performance of x, and a heat resistance performance of ⁇ .
  • the quartz glass part manufactured based on Production Example 11 has a D50% particle size of 50 to 60 ⁇ m, a light shielding performance of ⁇ , and a heat resistance performance of ⁇ .
  • the quartz glass part manufactured based on Production Example 4 has a D50% particle size of 25 to 35 ⁇ m, a light shielding performance ⁇ , and a heat resistance performance ⁇ .
  • the quartz glass part having the light shielding performance and the heat resistance performance has a D50% particle size of 50 to 60 ⁇ m in the silicon powder, and more preferably has a D50% particle size of 25 to 35 ⁇ m in the silicon powder. Thereby, the quartz glass part can further improve the light shielding property and heat resistance.
  • the quartz glass component according to the present embodiment will be examined by paying attention to the average film thickness.
  • the quartz glass parts manufactured based on Production Examples 3 to 5 have an average film thickness of 40 ⁇ 5 to 60 ⁇ 5 ⁇ m, a light shielding performance of ⁇ , and a heat resistance performance of ⁇ .
  • the quartz glass part manufactured based on Manufacturing Example 15 has an average film thickness of 40 ⁇ 5 ⁇ m, a light shielding performance of ⁇ , and a heat resistance performance of ⁇ .
  • the quartz glass part manufactured based on Production Example 3 has an average film thickness of 30 ⁇ 5 ⁇ m, a light shielding performance of ⁇ , and a heat resistance performance of ⁇ .
  • the quartz glass part manufactured based on Production Example 6 has an average film thickness of 70 ⁇ 5 ⁇ m, a light shielding performance of ⁇ , and a heat resistance performance of ⁇ .
  • the quartz glass part having the light shielding performance and the heat resistance performance has an average film thickness of 40 ⁇ 5 to 60 ⁇ 5 ⁇ m, and the average film thickness of the film 20 is 40 ⁇ 5 ⁇ m. preferable. Thereby, the quartz glass part can further improve the light shielding property and heat resistance.
  • the quartz glass component according to the present embodiment will be examined by focusing on the surface roughness Ra.
  • the quartz glass part produced based on Production Example 4 has a surface roughness Ra of 2 to 4 ⁇ m, a light shielding performance of ⁇ , and a heat resistance performance of ⁇ .
  • the quartz glass part manufactured based on Manufacturing Example 24 has a surface roughness Ra of 4 to 7 ⁇ m, a light shielding performance of ⁇ , and a heat resistance performance of ⁇ .
  • the quartz glass part manufactured based on Manufacturing Example 32 has a surface roughness Ra of 3 to 6 ⁇ m, a light shielding performance of ⁇ , and a heat resistance performance of ⁇ .
  • the surface roughness Ra of the quartz glass substrate 10 is desirably 2 to 7 ⁇ m, and the quartz glass substrate 10 The surface roughness Ra is more preferably 2 to 4 ⁇ m. Thereby, the quartz glass part can further improve the light shielding property and heat resistance.
  • the quartz glass part according to the present embodiment will be examined by paying attention to the processing conditions.
  • the quartz glass part manufactured based on Manufacturing Example 4 has a processing condition of grinding, a light shielding performance of ⁇ , and a heat resistance performance of ⁇ .
  • the quartz glass part manufactured based on the manufacture example 24 is sandblast, the light shielding performance is ⁇ , and the heat resistance is ⁇ .
  • the quartz glass part manufactured based on the manufacture example 32 is rough grinding, the light shielding performance is ⁇ , and the heat resistance performance is ⁇ .
  • the processing condition is preferably sandblasting or rough grinding, and the processing condition is more preferably grinding.
  • the quartz glass part can further improve the light shielding property and heat resistance.
  • the quartz glass part having the light shielding performance and the heat resistance performance has a pore existing ratio of 1 to 4% in the coating 20. Thereby, even if the film 20 is thinned, the light shielding property can be ensured.
  • the quartz glass component according to the present embodiment can ensure the light shielding property even if the existence ratio of the pores included in the coating 20 is 0%.
  • Embodiment 2 The quartz glass base material 10 was changed to transparent quartz glass whose base material has translucency under the conditions shown in the first embodiment, and a quartz glass component was manufactured.
  • a production example of the quartz glass part according to the second embodiment is shown in Table 3 below.
  • Transparent quartz glass I is a quartz glass base material with a non-sprayed surface (non-sprayed surface) polished by a lapping machine or baked by flame treatment to provide a rough surface on both sides of transparent quartz glass I.
  • the thickness Ra is about 0.01 ⁇ m.
  • Transparent quartz glass II is a quartz glass substrate with one surface polished to a smooth surface and the other surface (non-sprayed surface) ground (roughened) by sandblasting to form a ground glass.
  • the surface of the other surface of transparent quartz glass II The roughness Ra is 4.77 ⁇ m.
  • FIG. 4 is a graph showing the transmittance of transparent quartz glass I and transparent quartz glass II.
  • a transparent quartz glass I having a thickness of 5 mm indicated by a solid line and a transparent quartz glass II having a thickness of 5 mm indicated by a dotted line were measured with a spectrophotometer (Hitachi U-3010).
  • the vertical axis represents the transmittance, and the unit is%.
  • the horizontal axis indicates the wavelength, and the unit is nm.
  • Transparent quartz glass I has a transmittance of 90 to 95% from 300 nm to 900 nm
  • transparent quartz glass II has a transmittance of 5 to 10% from 300 nm to 900 nm.
  • FIG. 5 is a graph showing the transmittance of the quartz glass part before heating.
  • FIG. 6 is a graph showing the transmittance of the quartz glass part after heating.
  • the manufacturing method of each quartz glass part shown in FIG. 5 is shown below.
  • One surface of the quartz glass substrate 10 having a thickness of 5 mm formed of the transparent quartz glass I is ground by a grinder equipped with an abrasive grain size # 400 to 600 metal bond diamond grindstone.
  • the ground quartz glass substrate 10 is etched under the same conditions as in the first embodiment, so that the surface roughness Ra of the quartz glass substrate 10 is 3 to 4.5 ⁇ m.
  • the coating film 20 is formed by spraying silicon powder having a D50% particle size of 21, 28, and 32 ⁇ m on the surface of the etched quartz glass substrate 10.
  • the film 20 formed on the surface of the quartz glass substrate 10 has an average film thickness of 20 to 30 ⁇ m and a porosity of 1 to 4%.
  • the standard powder part I indicated by a dotted line, the coarse powder part I indicated by a solid line, and the fine powder part I indicated by a one-dot chain line were measured with a spectrophotometer (Hitachi U-3010).
  • the standard powder part I is a quartz glass part manufactured using silicon powder having a D50% particle size of 28 ⁇ m.
  • Coarse powder component I is a quartz glass component manufactured using silicon powder having a D50% particle size of 32 ⁇ m.
  • the fine powder component I is a quartz glass component manufactured using silicon powder having a D50% particle size of 21 ⁇ m.
  • standard powder part II indicated by a dotted line, coarse powder part II indicated by a solid line, and fine powder part II indicated by a one-dot chain line were measured with a spectrophotometer (Hitachi U-3010).
  • the standard powder part II, the coarse powder part II, and the fine powder part II are quartz glass parts obtained by heating the standard powder part I, the coarse powder part I, and the fine powder part I at 1200 degrees.
  • FIG. 5 and 6 indicate the transmittance, and the unit is%.
  • the horizontal axis of FIG.5 and FIG.6 shows a wavelength and a unit is nm.
  • the transmittance from 200 nm to 900 nm is 0.1 to 0.2% for the standard powder component I, 0 to 0.6% for the coarse powder component I, and 0 for the fine powder component I. %.
  • the transmittance from 200 nm to 900 nm is 0.1 to 0.2% for the standard powder component II, 0.2 to 0.8% for the coarse powder component II, and the fine powder component II. Is 0 to 0.1%.
  • the manufacturing method of the quartz glass part manufactured based on the manufacturing example 37 is shown below.
  • One surface of the quartz glass substrate 10 formed of the transparent quartz I is ground by a grinding machine equipped with a metal bond diamond grindstone having an abrasive grain size # 400 to 600.
  • the ground quartz glass substrate 10 is etched to a depth of 10 ⁇ 2 ⁇ m so that the surface roughness Ra of the quartz glass substrate 10 is 1 to 3 ⁇ m.
  • the coating film 20 is formed by spraying silicon powder having a D50% particle size of 25 to 35 ⁇ m and a particle size ratio of 100 ⁇ m or more of 0% on the surface of the etched quartz glass substrate 10.
  • the film 20 formed on the surface of the quartz glass substrate 10 has an average film thickness of 20 ⁇ 5 ⁇ m and a porosity of 1 to 4%.
  • the quartz glass parts manufactured based on the manufacturing examples 38 to 44 have average film thicknesses of 30 ⁇ 5 ⁇ m, 40 ⁇ 5 ⁇ m, 50 ⁇ 5 ⁇ m, 60 ⁇ 5 ⁇ m, 70 ⁇ 5 ⁇ m, 80 ⁇ 5 ⁇ m and 90 ⁇ , respectively.
  • the other conditions were manufactured under the same conditions as in Production Example 37.
  • the manufacturing method of the quartz glass part manufactured based on the manufacture example 45 is shown below.
  • One side of the quartz glass substrate 10 formed of the transparent quartz glass II is ground by a grinder equipped with an abrasive grain size # 400 to 600 metal bond diamond grindstone.
  • the ground quartz glass substrate 10 is etched to a depth of 10 ⁇ 2 ⁇ m so that the surface roughness Ra of the quartz glass substrate 10 is 1 to 3 ⁇ m.
  • the coating film 20 is formed by spraying silicon powder having a D50% particle size of 25 to 35 ⁇ m and a particle size ratio of 100 ⁇ m or more of 0% on the surface of the etched quartz glass substrate 10.
  • the film 20 formed on the surface of the quartz glass substrate 10 has an average film thickness of 30 ⁇ 5 ⁇ m and a porosity of 1 to 4%.
  • the quartz glass parts manufactured based on the manufacturing examples 46 to 49 have the average film thicknesses of 40 ⁇ 5 ⁇ m, 50 ⁇ 5 ⁇ m, 60 ⁇ 5 ⁇ m, and 70 ⁇ 5 ⁇ m, respectively. Manufactured under conditions.
  • Quartz glass parts having a light shielding performance or heat resistance performance of ⁇ and having neither light shielding performance nor heat resistance performance are quartz glass parts produced by Production Examples 41 and 46 to 48. For this reason, it is desirable that quartz glass parts having light-shielding properties and heat resistance are produced according to Production Examples 41 and 46 to 48.
  • the quartz glass part according to the present embodiment will be examined by paying attention to the average film thickness.
  • the quartz glass parts manufactured based on the manufacturing examples 41 and 48 have an average film thickness of 60 ⁇ 5 ⁇ m, a light shielding performance of ⁇ , and a heat resistance performance of ⁇ .
  • the quartz glass part manufactured based on the manufacturing example 46 has an average film thickness of 40 ⁇ 5 ⁇ m, a light shielding performance of ⁇ , and a heat resistance performance of ⁇ .
  • the quartz glass part manufactured based on Manufacturing Example 47 has an average film thickness of 50 ⁇ 5 ⁇ m, a light shielding performance of ⁇ , and a heat resistance performance of ⁇ .
  • quartz glass parts having light-shielding performance and heat resistance performance use a quartz glass substrate 10 having translucency, and the ratio of particle diameters of 100 ⁇ m or more in silicon powder is 0%, which is based on the number standard in silicon powder.
  • the D50% particle size is 25 to 35 ⁇ m
  • the average film thickness of the film 20 is desirably 40 ⁇ 5 to 60 ⁇ 5 ⁇ m
  • the average film thickness of the film 20 is more preferably 60 ⁇ 5 ⁇ m.
  • the quartz glass component according to the present embodiment when transparent quartz glass II is used, has a light shielding performance or heat resistance even when the average film thickness is 40 ⁇ 5 to 50 ⁇ 5 ⁇ m. Quartz glass parts that are not x can be manufactured. For this reason, in the quartz glass component according to the present embodiment, the other surface of the quartz glass substrate 10 is a rough surface, so that the rough surface scatters light, thereby further improving the light shielding property of the quartz glass component. Can do.
  • Embodiment 3 of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings showing the embodiment.
  • the configuration and operation other than those specifically described and the operation are the same as those of the first or second embodiment, and the same reference numerals are given for the sake of brevity and description thereof is omitted.
  • FIG. 7 is a schematic diagram schematically showing the method for manufacturing the quartz glass part according to the third embodiment. Since the steps of FIGS. 7A to 7D are substantially the same as those in Embodiment 1, description thereof is omitted.
  • cleaning is performed by spraying dry ice 50 onto the film 20 formed on the quartz glass substrate 10.
  • the dry ice 50 is a particle having an average particle size of about several tens to several hundreds of ⁇ m, and is sprayed from the nozzle onto the coating 20 together with compressed air discharged from a compressor (not shown).
  • FIG. 7E shows a cross-sectional view of the quartz glass part in the step of spraying the dry ice 50.
  • Etching is performed on the film 20 sprayed with dry ice 50.
  • a quartz glass part is immersed in an HF solution 40 having a concentration of 1% and a liquid temperature of 20 degrees for 1 minute to etch an oxide film of several tens to several hundreds of nm.
  • FIG. 4F shows a cross-sectional view of the quartz glass part in the etching process.
  • Etching quartz glass parts, quartz glass parts sprayed with dry ice 50 and quartz glass parts etched after spraying dry ice 50 were evaluated for the amount of particles on the surface.
  • the particle amount was evaluated by measuring the total number of particles of 0.3 to 5 ⁇ m with a quartz glass part using a particle counter (QIIIMax manufactured by PENTAGON-TECHNOLOGIES). The unit of the total number of particles is pieces / cm @ 2. When the total particle count was 30 particles / cm 2 or more, it was evaluated that the amount of particles was large, and when the total particle count was 30 particles / cm 2 or less, it was evaluated that the amount of particles was small.
  • quartz glass parts that have been etched and quartz glass parts that have been sprayed with dry ice 50 are evaluated to have a large amount of particles, and quartz glass parts that have been etched and etched after spraying dry ice 50 are It was evaluated that the amount of particles was small.
  • the quartz glass component according to the third embodiment includes an injection process for injecting particles of dry ice 50 onto the film 20 formed on the quartz glass substrate 10 and an etching process for etching the film 20 with the HF solution 30. Therefore, deposits that can be a particle source on the surface of the sprayed film can be effectively removed.
  • Embodiment 4 a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing the embodiment.
  • the configuration and operation other than those specifically described are the same as those of the first to third embodiments, and the same reference numerals are given for the sake of brevity and description thereof is omitted.
  • FIG. 8 is a schematic diagram schematically showing a method for re-forming the coating 20 of the quartz glass part.
  • Etching is performed until the coating 20 is peeled off by immersing the quartz glass substrate 10 on which the coating 20 is formed in an alkaline solution 60.
  • the alkaline solution 60 is, for example, a TMAH solution or a KOH solution.
  • FIG. 8A shows a cross-sectional view of the quartz glass substrate 10 on which the coating film 20 is formed in the etching process.
  • FIG. 8B shows a cross-sectional view of the quartz glass substrate 10 from which the film 20 has been removed by etching.
  • the film 20 can be melted and peeled off, and the quartz glass substrate can be reused. Furthermore, since the surface shape of the sprayed surface of the quartz glass substrate 10 does not change, it becomes possible to spray the quartz glass substrate 10 again without requiring surface processing of the quartz glass substrate 10 after the coating 20 is peeled off.
  • the coating 20 is formed on a portion where light shielding or heat shielding is required by spraying silicon powder on the quartz glass substrate 10 from which the coating 20 has been peeled off from a plasma spraying apparatus.
  • FIG. 8C shows a cross-sectional view of the quartz glass substrate 10 on which the film 20 is formed.
  • the quartz glass component according to the fourth embodiment includes an etching process for etching the coating 20 formed on the quartz glass substrate 10 and a re-spraying process for spraying silicon powder onto the quartz glass substrate 10 from which the coating 20 has been peeled off. I do. This makes it possible to recycle the quartz glass part.
  • Quartz glass substrate 20 Coating (silicon spray coating) 30 HF solution (chemical solution of hydrofluoric acid) 50 dry ice

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Abstract

　薄型化に対応し、かつ遮光性及び耐熱性を向上させた石英ガラス部品及び石英ガラス部品の製造方法を提供することにある。　石英ガラス基材の表面にシリコン粉末をプラズマ溶射することにより皮膜を形成してなる石英ガラス部品において、石英ガラス基材は不透明石英ガラスから成り、シリコン粉末における１００μｍ以上の粒径の比率は３％以下であり、シリコン粉末における１００μｍ以上の粒径の比率は０％であり、シリコン粉末におけるＤ５０％粒径は２５～３５μｍであり、皮膜２０の平均膜厚は４０～６０μｍであり、石英ガラス基材１０の表面粗さＲａは２～４μｍであることを特徴とする石英ガラス部品。

Description

石英ガラス部品及び石英ガラス部品の製造方法
　本発明は、石英ガラス部品及び石英ガラス部品の製造方法に関する。
　一般的に半導体ウエハに対して不活性雰囲気又は酸化性雰囲気下で赤外線輻射により結晶完全性を高めるため又は表面改質を目的として高温熱処理装置が施される。該高温熱処理装置は４００度～１４００度の高温環境下で処理する。このため装置内周辺の構造部品には、耐熱性に優れ、かつ加工しやすい石英ガラス部品が広汎に使用されている。
　一般的な高温熱処理装置は、赤外線を透過させる部分に透明石英ガラス部品を配し、赤外線を遮蔽する部分には内部気泡を含有する不透明石英ガラス部品を配す。
　しかし従来の高温熱処理装置は、透明石英ガラス部品を透過した赤外線が高温熱処理装置のシール部に設けたＯリングを熱し、熱せられたＯリングが引張強度の低下又は溶融により変質又は切断されることで故障する問題が発生している。このような問題に対して、例えば特許文献５には、石英ガラス部品の表面にＳｉＣをコーテイングすることで遮熱性を向上させた石英ガラス部品が開示されている。また、特許文献１には、石英ガラス基材の表面を多孔質の石英ガラス溶射膜で被覆することで、赤外線反射機能を有する石英ガラス部品の製造方法が開示されている。（他、特許文献２、特許文献３又は特許文献４参照）
特開２０１０－５１３１９８号公報 特開２００９－５４９８４号公報 特開２００７－２５０５６９号公報 特開２００４－１４３５８３号公報 特開平３－２９１９１７号公報
　ところで近年の高温熱処理装置には熱処理プロセスの精密制御の必要性から、高温処理部周辺に各種精密部品、精密駆動機構並びに計測機器及びモニタリング機構等の周辺機構部が配されている。また近年の高温熱処理装置は半導体ウエハの大口径化に伴ってバッチ処理方式から枚葉処理方式へ移行しているため、高温処理部が大型化しており、高温処理部と周辺機構部との間の空間が狭くなることがあった。
　高温熱処理装置は高温処理部から周辺機構部へ入射する赤外線を遮蔽すべく薄型化した不透明石英ガラス部品を該空間に配する必要がある。しかし薄型化した不透明石英ガラス部品では周辺機構部へ入射する赤外線を十分に遮蔽することが難しいという問題が発生していた。
　本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、薄型化に対応し、かつ遮光性及び耐熱性を向上させた石英ガラス部品及び石英ガラス部品の製造方法を提供することにある。
　本発明に係る石英ガラス部品は、石英ガラス基材の表面にシリコン粉末をプラズマ溶射することにより皮膜を形成してなる石英ガラス部品において、前記石英ガラス基材は不透明石英ガラスから成り、前記シリコン粉末における１００μｍ以上の粒径の比率は３％以下であることを特徴とする。
　本発明に係る石英ガラス部品は、前記シリコン粉末における１００μｍ以上の粒径の比率は０％であり、前記シリコン粉末におけるＤ５０％粒径は２５～３５μｍであることを特徴とする。
　本発明に係る石英ガラス部品は、前記皮膜の平均膜厚は４０～６０μｍであることを特徴とする。
　本発明に係る石英ガラス部品は、前記石英ガラス基材の表面粗さＲａは２～４μｍであることを特徴とする。
　本発明に係る石英ガラス部品は、前記皮膜に含まれる気孔率が１～４％であることを特徴とする。
　本発明に係る石英ガラス部品の製造方法は、不透明石英ガラス基材に皮膜を形成してなる石英ガラス部品の製造方法において、該石英ガラス基材の表面に１００μｍ以上の粒径の比率が３％以下であるシリコン粉末を溶射することにより皮膜を形成することを特徴とする。
　本発明に係る石英ガラス部品の製造方法は、１００μｍ以上の粒径の比率が０％であり、Ｄ５０％粒径が２５～３５μｍであるシリコン粉末により皮膜を形成することを特徴とする。
　本発明に係る石英ガラス部品の製造方法は、前記石英ガラス基材に形成した皮膜に対してドライアイスの粒子を噴射し、該粒子を噴射した皮膜に対してフッ酸系の薬液でエッチングすることを特徴とする。
　本発明に係る石英ガラス部品は、石英ガラス基材にシリコン粉末を溶射することにより表面に皮膜を形成してなる石英ガラス部品において、前記石英ガラス基材は透明石英ガラスから成り、前記シリコン粉末における１００μｍ以上の粒径の比率は０％であり、前記シリコン粉末におけるＤ５０％粒径は２５～３５μｍであり、前記皮膜の平均膜厚は４０～６０μｍであり、前記石英ガラス基材の表面粗さＲａは１～３μｍであることを特徴とする。
　本発明に係る石英ガラス部品は、前記石英ガラス基材における非溶射面の表面が、スリガラス状に粗面化されていることを特徴とする。
　本発明に係る石英ガラス部品は、前記皮膜に含まれる気孔率が１～４％であることを特徴とする。
　本発明に係る石英ガラス部品の製造方法は、透明石英ガラスから成る石英ガラス基材に皮膜を形成してなる石英ガラス部品の製造方法において、表面粗さＲａが１～３μｍである石英ガラス基材の表面に、１００μｍ以上の粒径の比率が０％であり、Ｄ５０％粒径が２５～３５μｍであるシリコン粉末を溶射することにより、平均膜厚が４０～６０μｍである皮膜を形成することを特徴とする。
　本発明に係る石英ガラス部品の製造方法は、前記皮膜を形成するに先立ち、石英ガラス基材における非溶射面をスリガラス状に粗面加工することを特徴とする。
　本発明に係る石英ガラス部品の製造方法は、前記石英ガラス基材に形成した皮膜に対してドライアイスの粒子を噴射し、該粒子を噴射した皮膜に対してフッ酸系の薬液でエッチングすることを特徴とする。
　本発明によれば、石英ガラス部品は不透明石英ガラス基材を備え、シリコン粉末における１００μｍ以上の粒径の比率は３％以下である。このことにより、石英ガラス部品は薄型化に対応し、かつ遮光性及び耐熱性を向上させることができる。
石英ガラス部品の製造方法を簡略的に示す模式図である。 プラズマ溶射装置のプラズマトーチ部による皮膜の形成工程を示す説明図である。 不透明石英ガラスＩの透過率を示すグラフである。 透明石英ガラスＩ及び透明石英ガラスIIの透過率を示すグラフである。 加熱前の石英ガラス部品の透過率を示すグラフである。 加熱後の石英ガラス部品の透過率を示すグラフである。 実施の形態３に係る石英ガラス部品の製造方法を簡略的に示す模式図である。 石英ガラス部品の皮膜の再形成方法を簡略的に示す模式図である。
　以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
　実施の形態１
　図１は石英ガラス部品の製造方法を簡略的に示す模式図である。以下本実施の形態に係る石英ガラス部品の製造方法について説明する。まず始めに、石英ガラス基材１０を用意する。石英ガラス基材１０は不透明石英ガラスであり、内部に気泡を含むことにより不透明化されている。なお、本実施形態における石英ガラス基材１０は平板状を一例として挙げたがこれに限られるものではない。石英ガラス基材１０は例えば円筒、円柱、角柱又は切断もしくは切削加工により任意の形状に加工した石英ガラス基材等を用いてもよい。図１Ａは研削により形状加工が施された石英ガラス基材１０の断面図を示している。
　次に石英ガラス基材１０の一面（溶射面側表面）をメタルボンド砥石を備える研削盤により研削する。メタルボンド砥石は例えばダイヤモンドホイールである。また石英ガラス基材１０の一面をサンドブラスト加工により粗面化してもよい。サンドブラストとはコンプレッサから排出される圧縮空気に砥粒を混ぜて被研削材に噴出することにより、該被研削材を粗面化する加工方法である。図１Ｂは研削された石英ガラス基材１０の断面図を示している。一般的に、溶射膜と基材の密着性を向上させる方法として、溶射前の基材表面を粗面化することが行われている。
　さらに研削された石英ガラス基材１０をＨＦ溶液（フッ酸系の薬液）３０に浸漬することによりエッチングを行う。例えば、石英ガラス基材１０に深さ２０μｍのエッチングを行う場合、研削された石英ガラス基材１０を濃度１５％、液温２０度のＨＦ溶液３０に２時間浸漬する。図１Ｃはエッチングの工程における石英ガラス基材１０の断面図を示している。なお、本実施形態における石英ガラス基材１０はＨＦ溶液３０に浸漬したがこれに限るものではない。例えば、石英ガラス基材１０はバッファードフッ酸（ＢＨＦ）溶液又はフッ化水素アンモニウム（ＮＨ4Ｆ・ＨＦ）溶液等の薬液に浸漬してもよい。
　さらにエッチングが行われた石英ガラス基材１０に、後述するプラズマ溶射装置からシリコン粉末を溶射することにより遮光又は遮熱が必要な部分に皮膜２０を形成する。図１Ｄは皮膜２０を形成した石英ガラス基材１０の断面図を示している。
　図２はプラズマ溶射装置のプラズマトーチ部４による皮膜２０の形成工程を示す説明図である。なお、図２において紙面左側はプラズマトーチ部４の底面側、紙面右側はプラズマトーチ部４の上面側であり、紙面垂直方向はプラズマトーチ部４の左右方向である。
　図２に示すプラズマトーチ部４は有底円筒状であり、電源（図示せず）に接続されている。プラズマトーチ部４は、底部に設けられたカソード４５と、円筒周面の上部に設けられたアノード４１と、カソード４５の右側に形成され、希ガスを供給する供給孔４２と、アノード４１の右側に形成され、シリコン粉末を供給する供給孔４３とを備える。
　以下では図２に基づいて石英ガラス基材１０に皮膜２０を形成する形成工程について説明する。まずエッチングを行った石英ガラス基材１０において、研削した一面をプラズマトーチ部４のカソード４５に対向させて配置する。プラズマ溶射装置は電源によりカソード４５とアノード４１との間に電圧をかけることでアーク放電を発生させる。プラズマトーチ部４には希ガス（例えばアルゴン）が供給孔４２から供給され、供給された希ガスがアーク放電により電離することでプラズマジェットが発生する。プラズマトーチ部４は供給孔４３からシリコン粉末が供給され、供給されたシリコン粉末はプラズマジェット中で加熱され、上面に開口された開口部４４から溶融状態で噴射される。プラズマトーチ部４は、噴射したシリコン粉末を開口部４４に対向した位置に配された石英ガラス基材１０の遮光又は遮熱が必要な部分に溶射する。溶融したシリコン粉は基材表面に衝突後、偏平化されると同時に、急速凝固され堆積層を形成する。以上の形成工程を経ることで石英ガラス基材１０の遮光又は遮熱が必要な部分には皮膜２０が形成される。なお、通常石英ガラス基材の形状と溶射膜を形成する領域に応じて、プラズマトーチ部４及び石英ガラス基材１０を移動させる施工が行われる。また、石英ガラス基材において、溶射膜を形成されない部位にはマスキング処理が施され、溶射の施工が行われる。
　石英ガラス部品の製造例を下記の表１及び表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１及び表２の製造例に従って、石英ガラス部品を製造する。以下では表１及び表２の各列を説明する。種類列は石英ガラス基材１０の種類を示す。石英ガラス基材１０の種類は例えば不透明石英ガラスＩ又は不透明石英ガラスIIである。不透明石英ガラスＩは気泡の平均断面積が２２５～２７５μｍ×２２５～２７５μｍであり、石英ガラス基材１０に対する気泡の密度が１．２０×１０3個／ｃｍ3～１．５０×１０3個／ｃｍ3である。不透明石英ガラスIIは気泡の平均断面積が１０８～１３２μｍ×１０８～１３２μｍであり、石英ガラス基材１０に対する気泡の密度が１．５０個／ｃｍ3～２．００個／ｃｍ3である。
　図３は不透明石英ガラスＩの透過率を示すグラフである。図３に示すように、実線で示す厚さ２ｍｍの不透明石英ガラスＩ及び点線で示す厚さ５ｍｍの不透明石英ガラスＩを分光光度計（日立製Ｕ－３０１０）により測定した。縦軸は透過率を示し、単位は％である。横軸は波長を示し、単位はｎｍである。厚さ５ｍｍの不透明石英ガラスＩは３００ｎｍ～９００ｎｍにかけて０．３％の透過率であり、厚さ２ｍｍの不透明石英ガラスＩは３００ｎｍ～９００ｎｍにかけて０．５％～０．６％の透過率である。以上の結果から不透明石英ガラスは、板厚の減少とともに、透過率が上昇する。
　気孔率列は皮膜２０内の気孔の存在比率（比率）を示し、単位は％である。皮膜２０内の気孔の存在比率の計測方法を以下に示す。まず皮膜２０を例えばダイサーで切断し、切断面を研磨し、皮膜２０の切断面の画像をＣＣＤ（Charge-coupled device）カメラ又はデジタルカメラ等を用いて撮像し、撮像した画像をコンピュータに読み込む。コンピュータは読み込まれた画像に画像処理を行うことで気孔の断面積を測定し、測定した気孔の断面積を皮膜２０全体の断面積で除算して算出した比率を１００分率で表すことにより皮膜２０内の気孔の存在比率を計測する。
　平均膜厚列は皮膜２０の平均膜厚を示し、単位はμｍである。皮膜２０の平均膜厚の計測方法は以下の通りである。まずエッチングされた石英ガラス基材１０の厚さと、皮膜２０を形成した石英ガラス基材１０の厚さとをマイクロメータにより測定する。次にエッチングが行われた石英ガラス基材１０の厚さと、皮膜２０を形成した石英ガラス基材１０の厚さとの差分を算出することで平均膜厚を計測する。皮膜２０の平均膜厚は例えば２０±５のように表記され、この場合、平均膜厚が２０μｍであり、誤差が５μｍあることを示す。
　表面粗さＲａ列はエッチングを行った石英ガラス基材１０の表面粗さＲａを示し、単位はμｍである。表面粗さＲａはＪＩＳＢ０６３３に基づいて、エッチングが行われた石英ガラス基材１０の一面を接触式の表面粗さ計（東京精密製サーフコム１３０Ａ）で１０箇所測定し、そのうちの最小値を示す。不透明石英ガラスにおける表面粗さＲａの測定は、研削により表面に露出した気泡を測定することで気泡の部分における測定値が気泡以外の表面における測定値より大きい箇所が発生する。このため、本実施形態においては気泡の影響を排除することを目的として最小値を用いた。
　加工条件列は石英ガラス基材１０の研削方法を示す。石英ガラス基材１０の研削方法は例えば、研削、粗研削又はサンドブラスト等である。研削は砥粒粒度＃４００～６００のメタルボンドダイヤモンド砥石を使用した研削方法を示す。粗研削は砥粒粒度＃１２０～２００のメタルボンドダイヤモンド砥石を使用した研削方法を示す。サンドブラストは圧縮空気に砥粒を混ぜて砥粒粒度＃６０～１００のＳｉＣ砥粒を一面に噴射する粗面化方法を示す。
　エッチング量列は、石英ガラス基材１０に行うエッチングの深さを示し、単位はμｍである。エッチングの深さの計測方法は以下の通りである。まず研削された石英ガラス基材１０の厚さと、エッチングが行われた石英ガラス基材１０の厚さとをマイクロメータにより測定する。次にエッチングが行われた石英ガラス基材１０の厚さと研削された石英ガラス基材１０の厚さとの差分を算出することでエッチングの深さを計測する。エッチング量は例えば１０±２のように表記され、この場合はエッチングの深さが１０μｍであり、誤差が２μｍあることを示す。
　Ｄ５０％粒径列はシリコン粉末における体積基準によるＤ５０％粒径を示し、単位はμｍである。シリコン粉末における体積基準によるＤ５０％粒径とは、シーラス製レーザー回折式粒度測定器ＣＩＬＡＳ１０６４により算出した累積分布に基づいて、粒径が小さいシリコン粉末から順に累積し、シリコン粉末の累積値が５０％に達した時の粒径である。なお、Ｄ５０％粒径が２５μｍ以下のシリコン粉末は凝集し、取扱が困難であるため本実施形態では用いなかった。なお、本実施形態においては、体積基準によるＤ５０％粒径を用いたが、個数基準によるＤ５０％粒径等を用いてもよい。
　１００μｍ以上の粒径比率列はシリコン粉末における１００μｍ以上の粒径の比率を示し、単位は％である。シリコン粉末における１００μｍ以上の粒径の比率は、レーザー回折式粒度測定器ＣＩＬＡＳ１０６４により算出した累積分布に基づいて、粒径が１００μｍ以上の累積値を全ての粒径を累積した全累積値で除算して算出した比率を百分率により表したものである。
　遮光性能列は石英ガラス部品の透過率を示す。石英ガラス部品の透過率は、各製造例に係る石英ガラス部品を分光光度計（日立製Ｕ－３０１０）により測定した。遮光性能は例えば、◎、○、×による評価を行った。◎は石英ガラス部品の透過率が０％であることを示す。○は石英ガラス部品の透過率が０．１％以下であることを示す。×は石英ガラス部品の透過率が０．１％より大きいことを示す。
　耐熱性能列は石英ガラス部品の耐熱性能を示す。石英ガラス部品の耐熱性能の評価方法は以下の通りである。各製造例に係る石英ガラス部品を１２００度に加熱し、加熱した石英ガラス部品を常温（例えば２３度）に冷却する。その後、冷却した石英ガラス部品に２５０ルーメンの高輝度白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を照射して、光の透過状況を目視観察することにより石英ガラス部品の耐熱性能を評価した。耐熱性能は例えば、◎、○、×による評価を行った。◎は皮膜２０にクラックが観察されなかったことを示す。○は皮膜２０にクラックが観察されたことを示す。×は皮膜２０にクラック及び皮膜の剥離が観察されたことを示す。
　製造例１に基づいて製造された石英ガラス部品の製造方法を以下に示す。不透明石英ガラスＩにより形成された石英ガラス基材１０の一面を砥粒粒度＃４００～６００のメタルボンドダイヤモンド砥石を備える研削盤により研削する。次に研削された石英ガラス基材１０に深さ１０±２μｍのエッチングを行い、石英ガラス基材１０の表面粗さＲａを２～４μｍにする。さらにＤ５０％粒径が２５～３５μｍであり、１００μｍ以上の粒径の存在比率が０％であるシリコン粉末を、エッチングされた石英ガラス基材１０の表面に溶射することにより皮膜２０を形成する。石英ガラス基材１０の表面に形成される皮膜２０は、平均膜厚が２０±５μｍであり、気孔率が１～４％である。また上記に示す製造例１により製造された石英ガラス部品は遮光性能が×と評価され、耐熱性能が◎と評価された。
　製造例２～８に基づいて製造された石英ガラス部品は、皮膜の平均膜厚を夫々、３０±５μｍ、４０±５μｍ、５０±５μｍ、６０±５μｍ、７０±５μｍ、８０±５μｍ及び９０±５μｍとし、他の条件は製造例１と同条件で製造した。
　製造例９に基づいて製造された石英ガラス部品は、エッチングの深さを１±１μｍとし、他の条件は製造例４と同条件で製造した。
　製造例１０に基づいて製造された石英ガラス部品は、エッチングの深さを５±１μｍとし、他の条件は製造例４と同条件で製造した。
　製造例１１に基づいて製造された石英ガラス部品は、シリコン粉末におけるＤ５０％粒径を５０～６０μｍとし、シリコン粉末における１００μｍ以上の含有率を３％とし、他の条件は製造例４と同条件で製造した。
　製造例１２に基づいて製造された石英ガラス部品は、石英ガラス部品のＤ５０％粒径を７０～８０μｍとし、シリコン粉末における１００μｍ以上の含有率を１０％とし、他の条件は製造例４と同条件で製造した。
　製造例１３に基づいて製造された石英ガラス部品の製造方法を以下に示す。不透明石英ガラスIIにより形成された石英ガラス基材１０の一面を砥粒粒度＃４００～６００のメタルボンドダイヤモンド砥石を備える研削盤により研削する。次に研削された石英ガラス基材１０に深さ１０±２μｍのエッチングを行い、石英ガラス基材１０の表面粗さＲａを２～４μｍにする。さらにＤ５０％粒径が２５～３５μｍであり、１００μｍ以上の粒径の存在比率が０％であるシリコン粉末を、エッチングされた石英ガラス基材１０の表面に溶射することにより皮膜２０を形成する。石英ガラス基材１０の表面に形成される皮膜２０は、平均膜厚が２０±５μｍであり、気孔率が１～４％である。
　製造例１４～２０に基づいて製造された石英ガラス部品は、皮膜の平均膜厚を夫々、３０±５μｍ、４０±５μｍ、５０±５μｍ、６０±５μｍ、７０±５μｍ、８０±５μｍ、９０±５μｍとし、他の条件は製造例１３と同条件で製造した。
　製造例２１～２８に基づいて製造された石英ガラス部品は、サンドブラストにより粗面化し、表面粗さＲａが４～７μｍである石英ガラス基材１０とし、他の条件は製造例１～８と同条件で製造した。
　製造例２９～３６に基づいて製造された石英ガラス部品は、粗研削により研削し、表面粗さＲａが３～６μｍである石英ガラス基材１０とし、他の条件は製造例１～８と同条件で製造した。
　本実施の形態に係る石英ガラス部品を１００μｍ以上の粒径の存在比率に着目して検討する。製造例１２に基づいて製造された石英ガラス部品は、１００μｍ以上の粒径の存在比率が１０％であり、遮光性能が×であり、耐熱性能が○である。また製造例１１に基づいて製造された石英ガラス部品は、１００μｍ以上の粒径の存在比率が３％であり、遮光性能が○であり、耐熱性能が○である。さらに製造例４に基づいて製造された石英ガラス部品は、１００μｍ以上の粒径の比率が０％であり、遮光性能が◎であり、耐熱性能が◎である。
　このため、遮光性能及び耐熱性能を備えた石英ガラス部品は不透明石英ガラス基材を用い、シリコン粉末における１００μｍ以上の粒径の存在比率が３％以下であることが望ましく、シリコン粉末における１００μｍ以上の粒径の存在比率が０％であることがさらに好ましい。このことにより石英ガラス部品は薄型化に対応し、遮光性及び耐熱性を向上させることができる。
　本実施の形態に係る石英ガラス部品をＤ５０％粒径に着目して検討する。製造例１２に基づいて製造された石英ガラス部品は、Ｄ５０％粒径が７０～８０μｍであり、遮光性能が×であり、耐熱性能が○である。また製造例１１に基づいて製造された石英ガラス部品は、Ｄ５０％粒径が５０～６０μｍであり、遮光性能が○であり、耐熱性能が○である。さらに製造例４に基づいて製造された石英ガラス部品は、Ｄ５０％粒径が２５～３５μｍであり、遮光性能が◎であり、耐熱性能が◎である。
　このため、遮光性能及び耐熱性能を備えた石英ガラス部品はシリコン粉末におけるＤ５０％粒径は５０～６０μｍであることが望ましく、シリコン粉末におけるＤ５０％粒径が２５～３５μｍであることがさらに好ましい。このことにより、石英ガラス部品は遮光性及び耐熱性をさらに向上させることができる。
　本実施の形態に係る石英ガラス部品を平均膜厚に着目して検討する。製造例３～５に基づいて製造された石英ガラス部品は、平均膜厚が４０±５～６０±５μｍであり、遮光性能が◎であり、耐熱性能が◎である。また製造例１５に基づいて製造された石英ガラス部品は、平均膜厚が４０±５μｍであり、遮光性能が◎であり、耐熱性能が◎である。さらに製造例３に基づいて製造された石英ガラス部品は、平均膜厚が３０±５μｍであり、遮光性能が○であり、耐熱性能が◎である。さらに製造例６に基づいて製造された石英ガラス部品は、平均膜厚が７０±５μｍであり、遮光性能が◎であり、耐熱性能が○である。
　このため、遮光性能及び耐熱性能を備えた石英ガラス部品は皮膜２０の平均膜厚は４０±５～６０±５μｍであることが望ましく、皮膜２０の平均膜厚が４０±５μｍであることがさらに好ましい。このことにより、石英ガラス部品は遮光性及び耐熱性をさらに向上させることができる。
　本実施の形態に係る石英ガラス部品を表面粗さＲａに着目して検討する。製造例４に基づいて製造された石英ガラス部品は、表面粗さＲａが２～４μｍであり、遮光性能が◎であり、耐熱性能が◎である。また製造例２４に基づいて製造された石英ガラス部品は、表面粗さＲａが４～７μｍであり、遮光性能が◎であり、耐熱性能が○である。さらに製造例３２に基づいて製造された石英ガラス部品は、表面粗さＲａが３～６μｍであり、遮光性能が◎であり、耐熱性能が○である。
　このため、遮光性能及び耐熱性能を備えた石英ガラス部品は不透明石英ガラス基材を用いた場合、石英ガラス基材１０の表面粗さＲａは２～７μｍであることが望ましく、石英ガラス基材１０の表面粗さＲａは２～４μｍであることがさらに好ましい。このことにより、石英ガラス部品は遮光性及び耐熱性をさらに向上させることができる。
　本実施の形態に係る石英ガラス部品を加工条件に着目して検討する。製造例４に基づいて製造された石英ガラス部品は、加工条件が研削であり、遮光性能が◎であり、耐熱性能が◎である。また製造例２４に基づいて製造された石英ガラス部品は、サンドブラストであり、遮光性能が◎であり、耐熱性能が○である。さらに製造例３２に基づいて製造された石英ガラス部品は、粗研削であり、遮光性能が◎であり、耐熱性能が○である。
　このため、遮光性能及び耐熱性能を備えた石英ガラス部品は不透明石英ガラス基材を用いた場合、加工条件がサンドブラスト又は粗研削であることが望ましく、加工条件が研削であることがさらに好ましい。このことにより、石英ガラス部品は遮光性及び耐熱性をさらに向上させることができる。
　遮光性能及び耐熱性能を備えた石英ガラス部品は、皮膜２０に含まれる気孔の存在比率が１～４％であることが望ましい。このことにより、皮膜２０を薄くしても遮光性を確保することができる。なお本実施の形態に係る石英ガラス部品は、皮膜２０に含まれる気孔の存在比率が０％であっても遮光性を確保することができる。
　実施の形態２
　実施の形態１に示した条件で石英ガラス基材１０を母材が透光性を有する透明石英ガラスに変更し、石英ガラス部品の製造を行った。実施の形態２に係る石英ガラス部品の製造例を下記の表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　石英ガラス基材列には例えば、透明石英ガラスＩ又は透明石英ガラスIIが記載される。透明石英ガラスＩは溶射しない側の表面（非溶射面）をラップ盤により研磨仕上げもしくは火炎処理により焼き仕上げすることで滑面にした石英ガラス基材であり、透明石英ガラスＩの両面の表面粗さＲａは０．０１μｍ程度である。透明石英ガラスIIは一面を滑面に研磨し、他面（非溶射面）をサンドブラストにより研削（粗面化）しスリガラス状にした石英ガラス基材であり、透明石英ガラスIIの他面の表面粗さＲａは４．７７μｍである。
　図４は透明石英ガラスＩ及び透明石英ガラスIIの透過率を示すグラフである。図４に示すように、実線に示す厚さ５ｍｍの透明石英ガラスＩ及び点線に示す厚さ５ｍｍの透明石英ガラスIIを分光光度計（日立製Ｕ－３０１０）により測定した。縦軸は透過率を示し、単位は％である。横軸は波長を示し、単位はｎｍである。透明石英ガラスＩは３００ｎｍ～９００ｎｍにかけて９０～９５％の透過率であり、透明石英ガラスIIは３００ｎｍ～９００ｎｍにかけて５～１０％の透過率である。
　図５は加熱前の石英ガラス部品の透過率を示すグラフである。図６は加熱後の石英ガラス部品の透過率を示すグラフである。図５に示す夫々の石英ガラス部品の製造方法を以下に示す。透明石英ガラスＩにより形成された厚さ５ｍｍの石英ガラス基材１０の一面を砥粒粒度＃４００～６００メタルボンドダイヤモンド砥石を備える研削盤により研削する。次に研削された石英ガラス基材１０に実施の形態１と同じ条件によりエッチングを行い、石英ガラス基材１０の表面粗さＲａを３～４．５μｍにする。さらにＤ５０％粒径が夫々２１、２８、３２μｍであるシリコン粉末を、エッチングされた石英ガラス基材１０の表面に溶射することにより皮膜２０を形成する。石英ガラス基材１０の表面に形成される皮膜２０は、平均膜厚が２０～３０μｍであり、気孔率が１～４％である。
　図５に示すように、点線で示す標準粉部品Ｉ、実線で示す粗粉部品Ｉ及び一点鎖線で示す微粉部品Ｉを分光光度計（日立製Ｕ－３０１０）により測定した。なお標準粉部品ＩはＤ５０％粒径が２８μｍであるシリコン粉末を用いて製造された石英ガラス部品を示す。粗粉部品ＩはＤ５０％粒径が３２μｍであるシリコン粉末を用いて製造された石英ガラス部品を示す。微粉部品ＩはＤ５０％粒径が２１μｍであるシリコン粉末を用いて製造された石英ガラス部品を示す。
　図６に示すように、点線で示す標準粉部品II、実線で示す粗粉部品II、一点鎖線で示す微粉部品IIを分光光度計（日立製Ｕ－３０１０）により測定した。標準粉部品II、粗粉部品II、微粉部品IIは標準粉部品Ｉ、粗粉部品Ｉ、微粉部品Ｉを夫々１２００度で加熱処理を行った石英ガラス部品である。
　図５及び図６の縦軸は透過率を示し、単位は％である。図５及び図６の横軸は波長を示し、単位はｎｍである。
　図５に示すように、２００ｎｍ～９００ｎｍにかけて透過率は、標準粉部品Ｉが０．１～０．２％であり、粗粉部品Ｉが０～０．６％であり、微粉部品Ｉが０％である。
　図６に示すように、２００ｎｍ～９００ｎｍにかけて透過率は、標準粉部品IIが０．１～０．２％であり、粗粉部品IIが０．２～０．８％であり、微粉部品IIが０～０．１％である。
　製造例３７に基づいて製造された石英ガラス部品の製造方法を以下に示す。透明石英Ｉにより形成された石英ガラス基材１０の一面を砥粒粒度＃４００～６００のメタルボンドダイヤモンド砥石を備える研削盤により研削する。次に研削された石英ガラス基材１０に深さ１０±２μｍのエッチングを行い、石英ガラス基材１０の表面粗さＲａを１～３μｍにする。さらにＤ５０％粒径が２５～３５μｍであり、１００μｍ以上の粒径の存在比率が０％であるシリコン粉末を、エッチングされた石英ガラス基材１０の表面に溶射することにより皮膜２０を形成する。石英ガラス基材１０の表面に形成される皮膜２０は、平均膜厚が２０±５μｍであり、気孔率が１～４％である。
　製造例３８～４４に基づいて製造された石英ガラス部品は、皮膜の平均膜厚を夫々、３０±５μｍ、４０±５μｍ、５０±５μｍ、６０±５μｍ、７０±５μｍ、８０±５μｍ及び９０±５μｍとし、他の条件は製造例３７と同条件で製造した。
　製造例４５に基づいて製造された石英ガラス部品の製造方法を以下に示す。透明石英ガラスIIにより形成された石英ガラス基材１０の一面を砥粒粒度＃４００～６００メタルボンドダイヤモンド砥石を備える研削盤により研削する。次に研削された石英ガラス基材１０に深さ１０±２μｍのエッチングを行い、石英ガラス基材１０の表面粗さＲａを１～３μｍにする。さらにＤ５０％粒径が２５～３５μｍであり、１００μｍ以上の粒径の存在比率が０％であるシリコン粉末を、エッチングされた石英ガラス基材１０の表面に溶射することにより皮膜２０を形成する。石英ガラス基材１０の表面に形成される皮膜２０は、平均膜厚が３０±５μｍであり、気孔率が１～４％である。
　製造例４６～４９に基づいて製造された石英ガラス部品は、皮膜の平均膜厚を夫々、４０±５μｍ、５０±５μｍ、６０±５μｍ、７０±５μｍとし、他の条件は製造例４５と同条件で製造した。
　本実施の形態に係る石英ガラス部品を遮光性能及び耐熱性能に着目して検討する。遮光性能又は耐熱性能が◎であり、遮光性能及び耐熱性能が×でない石英ガラス部品は製造例４１、４６～４８により製造された石英ガラス部品である。このため、遮光性及び耐熱性を備える石英ガラス部品は製造例４１、４６～４８により製造されることが望ましい。
　さらに本実施の形態に係る石英ガラス部品を平均膜厚に着目して検討する。製造例４１、４８に基づいて製造された石英ガラス部品は、平均膜厚が６０±５μｍであり、遮光性能が◎であり、耐熱性能が○である。また製造例４６に基づいて製造された石英ガラス部品は、平均膜厚が４０±５μｍであり、遮光性能が○であり、耐熱性能が◎である。さらに製造例４７に基づいて製造された石英ガラス部品は、平均膜厚が５０±５μｍであり、遮光性能が◎であり、耐熱性能が○である。
　このため、遮光性能及び耐熱性能を備えた石英ガラス部品は透光性がある石英ガラス基材１０を用い、シリコン粉末における１００μｍ以上の粒径の比率は０％であり、シリコン粉末における個数基準によるＤ５０％粒径は２５～３５μｍであり、皮膜２０の平均膜厚は４０±５～６０±５μｍであることが望ましく、皮膜２０の平均膜厚が６０±５μｍであることがさらに好ましい。このことにより、石英ガラス部品は遮光性及び耐熱性を向上させることができる。
　また、本実施の形態に係る石英ガラス部品は、透明石英ガラスIIを用いた場合、平均膜厚が４０±５～５０±５μｍでも遮光性能又は耐熱性能が◎であり、遮光性能及び耐熱性能が×でない石英ガラス部品を製造できる。このため、本実施の形態に係る石英ガラス部品は、石英ガラス基材１０の他面が粗面であることにより、粗面が光を散乱させることにより石英ガラス部品の遮光性をさらに向上させることができる。
　実施の形態３
　以下本発明の実施の形態３をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。以下、特に説明する構成、作用以外の構成及び作用は実施の形態１又は２と同等であり、簡潔のため同様の符号を付して記載を省略する。
　図７は実施の形態３に係る石英ガラス部品の製造方法を簡略的に示す模式図である。図７Ａ～図７Ｄの工程は実施の形態１と略同様であるため、記載を省略する。実施の形態３に係る石英ガラス部品の製造方法は石英ガラス基材１０に形成された皮膜２０にドライアイス５０を噴射することにより洗浄する。ドライアイス５０は平均粒径が数十～数百μｍ程度の粒子であり、図示しないコンプレッサから排出された圧縮空気とともにノズルから皮膜２０に噴射される。噴射されたドライアイス５０は皮膜２０の表面に高速で衝突し、付着した不純物又はパーティクル要因となる不安定粒子を表面温度の低下による熱収縮及び昇華による体積膨張で除去する。図７Ｅはドライアイス５０の噴射工程における石英ガラス部品の断面図を示している。
　ドライアイス５０を噴射した皮膜２０に対してエッチングを行う。例えば、石英ガラス部品を濃度１％、液温２０度のＨＦ溶液４０に１分間浸漬することにより数十～数百ｎｍ酸化膜をエッチングする。図４Ｆはエッチングの工程における石英ガラス部品の断面図を示している。
　エッチングを行った石英ガラス部品、ドライアイス５０を噴射した石英ガラス部品並びにドライアイス５０を噴射した後にエッチングを行った石英ガラス部品における表面のパーティクル量の評価を行った。パーティクル量の評価方法は、石英ガラス部品をパーティクルカウンター (PENTAGON TECHNOLOGIES社製QIIIMax)にて０．３～５μｍのパーティクル総数を測定した。なお、パーティクル総数の単位は個／ｃｍ2 である。パーティクルカウント総数が３０個／ｃｍ2 以上である場合、パーティクル量が多いと評価し、パーティクルカウント総数が３０個／ｃｍ2 以下である場合、パーティクル量が少ないと評価した。
　その結果、エッチングを行った石英ガラス部品及びドライアイス５０を噴射した石英ガラス部品はパーティクルの量が多いと評価され、エッチングを行い、かつドライアイス５０を噴射した後エッチングを行った石英ガラス部品はパーティクルの量が少ないと評価された。
　本実施の形態３に係る石英ガラス部品は、石英ガラス基材１０に形成した皮膜２０に対してドライアイス５０の粒子を噴射する噴射工程及び皮膜２０に対してＨＦ溶液３０でエッチングするエッチング工程を行うため、溶射膜表面のパーティクル源となり得る付着物を効果的に除去することができる。
　実施の形態４
　以下本発明の実施の形態４をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。以下、特に説明する構成、作用以外の構成及び作用は実施の形態１から３と同等であり、簡潔のため同様の符号を付して記載を省略する。
　図８は石英ガラス部品の皮膜２０の再形成方法を簡略的に示す模式図である。以下では石英ガラス部品の皮膜２０の再形成方法について説明する。皮膜２０を形成した石英ガラス基材１０をアルカリ溶液６０に浸漬することにより皮膜２０が剥離するまでエッチングを行う。アルカリ溶液６０は例えばＴＭＡＨ溶液又はＫＯＨ溶液等である。図８Ａはエッチングの工程における皮膜２０を形成した石英ガラス基材１０の断面図を示している。図８Ｂはエッチングにより皮膜２０を剥離した石英ガラス基材１０の断面図を示している。このことにより、皮膜２０を溶解し、石英ガラス基材を溶解することのないアルカリ溶液を使用することにより、皮膜２０を融解し剥離して、石英ガラス基材を再利用できる。さらに、石英ガラス基材１０の溶射面の表面形状が変化しないため、皮膜２０の剥離後に再度石英ガラス基材１０の表面加工を必要とせずに溶射することが可能となる。
　皮膜２０を剥離させた石英ガラス基材１０にプラズマ溶射装置からシリコン粉末を溶射することにより遮光又は遮熱が必要な部分に皮膜２０を形成する。図８Ｃは皮膜２０を形成した石英ガラス基材１０の断面図を示している。
　本実施の形態４に係る石英ガラス部品は、石英ガラス基材１０に形成した皮膜２０に対してエッチングするエッチング工程及び皮膜２０を剥離させた石英ガラス基材１０にシリコン粉末を溶射する再溶射工程を行う。このことにより石英ガラス部品をリサイクルすることができる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１０　石英ガラス基材
　２０　皮膜（シリコン溶射膜）
　３０　ＨＦ溶液（フッ酸系の薬液）
　５０　ドライアイス

Claims (14)

  1. 　石英ガラス基材の表面にシリコン粉末をプラズマ溶射することにより皮膜を形成してなる石英ガラス部品において、
    　前記石英ガラス基材は不透明石英ガラスから成り、前記シリコン粉末における１００μｍ以上の粒径の比率は３％以下であることを特徴とする石英ガラス部品。
  2. 　前記シリコン粉末における１００μｍ以上の粒径の比率は０％であり、
    　前記シリコン粉末におけるＤ５０％粒径は２５～３５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の石英ガラス部品。
  3. 　前記皮膜の平均膜厚は４０～６０μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の石英ガラス部品。
  4. 　前記石英ガラス基材の表面粗さＲａは２～４μｍであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の石英ガラス部品。
  5. 　前記皮膜に含まれる気孔率が１～４％であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の石英ガラス部品。
  6. 　不透明石英ガラス基材に皮膜を形成してなる石英ガラス部品の製造方法において、
    　該石英ガラス基材の表面に１００μｍ以上の粒径の比率が３％以下であるシリコン粉末を溶射することにより皮膜を形成することを特徴とする石英ガラス部品の製造方法。
  7. 　１００μｍ以上の粒径の比率が０％であり、
    　Ｄ５０％粒径が２５～３５μｍであるシリコン粉末により皮膜を形成することを特徴とする請求項６に記載の石英ガラス部品の製造方法。
  8. 　前記石英ガラス基材に形成した皮膜に対してドライアイスの粒子を噴射し、
    　該粒子を噴射した皮膜に対してフッ酸系の薬液でエッチングすることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の石英ガラス部品の製造方法。
  9. 　石英ガラス基材にシリコン粉末を溶射することにより表面に皮膜を形成してなる石英ガラス部品において、
    　前記石英ガラス基材は透明石英ガラスから成り、
    　前記シリコン粉末における１００μｍ以上の粒径の比率は０％であり、
    　前記シリコン粉末におけるＤ５０％粒径は２５～３５μｍであり、
    　前記皮膜の平均膜厚は４０～６０μｍであり、
    　前記石英ガラス基材の表面粗さＲａは１～３μｍであることを特徴とする石英ガラス部品。
  10. 　前記石英ガラス基材における非溶射面が、スリガラス状に粗面化されていることを特徴とする請求項９に記載の石英ガラス部品。
  11. 　前記皮膜に含まれる気孔率が１～４％であることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の石英ガラス部品。
  12. 　透明石英ガラスから成る石英ガラス基材に皮膜を形成してなる石英ガラス部品の製造方法において、
    　表面粗さＲａが１～３μｍである石英ガラス基材の表面に、１００μｍ以上の粒径の比率が０％であり、
    　Ｄ５０％粒径が２５～３５μｍであるシリコン粉末を溶射することにより、平均膜厚が４０～６０μｍである皮膜を形成することを特徴とする石英ガラス部品の製造方法。
  13. 　前記皮膜を形成するに先立ち、石英ガラス基材における非溶射面をスリガラス状に粗面加工することを特徴とする請求項１２に記載の石英ガラス部品の製造方法。
  14. 　前記石英ガラス基材に形成した皮膜に対してドライアイスの粒子を噴射し、
    　該粒子を噴射した皮膜に対してフッ酸系の薬液でエッチングすることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の石英ガラス部品の製造方法。
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